某办公楼楼板裂缝检测与静载试验

刘文晓 李淼 张亚宾

（1包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头 014060；2内蒙古科技大学土木工程学院，内蒙古 包头 014010；3甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050）

1 工程概况

某办公楼为现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构，该建筑长43m,宽25.2m,地下3层，地上18层，11层柱轴网布置见图1。该建筑在施工过程中，11层21-23/Q-S轴楼板板底出现大量裂缝，裂缝分布见图2，且板底下挠明显。

图1 11层柱轴网布置图

2 试验目的

本文通过对该处楼板进行静力加载试验，预计得到如下结果：

1）对楼板的使用性能进行检验，以证实结构在规定荷载的作用下不出现过大的变形和损伤，满足正常使用要求；

2）掌握楼板在检验荷载作用下，荷载-变形的曲线关系和结构最大变形值；

3）掌握楼板在检验荷载作用下，楼板混凝土应变值；

4）掌握楼板在检验荷载作用下，卸载后残余变形值。

图2 板底裂缝分布及宽度示意图

3 加载制度及测点布置

楼板试验荷载确定及加载制度如下。

3.1 荷载大小

根据规范[1]规定，本次试验最大加载限值取荷载的标准组合，即按下式计算：

最大加载限值=非结构恒载+楼面活载

本次试验楼板非结构层恒载取4.0kN/m2；根据规范[2]规定，楼面活荷载取2.0kN/m2。

根据计算，楼板最大加载限值为6.0kN/m2。

3.2 加载方式

考虑加、卸荷载方便及荷载的均匀性，本次试验加载方式采用水重物加载，即在楼面四周支钢模板，楼面铺设塑料布后注水加载。由于楼板存在初始挠度，应在楼板面层铺设细砂进行找平。

3.3 加载制度

根据规范[1]规定，并结合现场实际情况，本次试验采用分级加载，具体见表1。每级加载间隔20min,可控制加载速度，为读取试验数据提供时间；亦可观察楼板挠度、应变变化情况。

表1 试验加卸载制度

3.4 测点布置

①挠度测点布置

此次静载试验采用百分表进行挠度数据采集，楼板长向与短向均布置5个挠度测点，共9个测点，具体测点分布及编号见图3。

②应变测点布置

此次静载试验采用电阻应变片量测楼板混凝土应变，楼面四周支座处各布置1个测点，板底短向布置3个测点，长向布置3个测点，共10个测点，测点具体分布及编号见图4、图5。

图3 挠度测点布置

图4 楼面支座处应变测点布置

图5 楼板底部应变测点布置

4 测读及记录方法

本试验采用数字百分表、电阻应变片、静态电阻应变数据采集仪对楼板挠度与楼板混凝土的微应变进行量测、采集、记录并储存。

5 试验步骤

本次试验试验步骤如下：

1）安装仪器，布置测点；

2）运用应变片与数据采集仪，检查通道是否通畅，并将应变片与各通道相对应；

3）按照加载制度进行预加载，检查仪器设备是否正常工作；

4）按照加载制度进行正式加载，百分表读数由人工进行记录，应变由数据采集仪进行记录；

5）按照卸载制度进行卸载，并对百分表读数进行记录；

6）清理现场。

6 试验结束条件

按上述加载制度加载至最大荷载限值前，若出现以下情况，应立即停止加载，并调整试验加载制度[3，5-6]：

1）板底裂缝迅速发展，且不收敛；

2）变形、应变值急剧增大。

7 试验结果

现场对11层21-23/Q-S轴处楼板进行了静载试验，试验过程见图6、图7。

图6 现场测点布置

图7 楼板加载

试验结果如下所述。

7.1 楼板挠度测量结果

挠度检验按下式进行：

式中：αs0为使用状态试验荷载值作用下，楼板挠度检验实测值；[αs]为挠度检测允许值；[αf]为楼板挠度设计限值，根据规范[3]表3.4.3 规定，短向取l0/200，长向取l0/250，l0为板的计算跨度，此处分别取楼板短向与长向净跨；θ为考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数，根据规范[4]7.2.5条规定，取2.0。

各加、卸载阶段百分表实测数据见表2、表3。

结合表2、表3，可以得到各阶段楼板的残余变形，具体见表4。

结合表2，可得到在荷载作用下测点最终挠度值，具体见表5。

由表4和表5可知，部分测点的卸载后最终残余变形已超过了所记录到该测点最大变形的20%。说明在加载过程中，楼板已进入弹塑性阶段。各加载阶段，不同测点挠度随荷载变化规律见图8所示。

表2 各加载阶段百分表实测数据（mm)

表3 各卸载阶段百分表实测数据（mm)

表4 测点各卸载阶段残余变形实测数据（mm)

表5 测点最终挠度实测数据（mm)

7.2 楼板应变测量结果

布置在楼板板底各测点的应变实测结果具有如下特点：

1）楼板板底对称位置应变基本相同，符合楼板应变分布特征；

图8 荷载-位移增量图

2）跨中测点应变最大，表明该测点应力最大，符合楼板应力分布特征；

3）楼板短向应变大于长向应变，表明短向应力较大，符合双向板应力分布特征；

4）在加载过程中，荷载-应变关系呈非线性变化，支座处测点应变超过混凝土的极限应变，说明加载过程中，楼板处于塑性变形阶段。

7.3 楼板板底裂缝测量结果

裂缝宽度检验按下式进行：

在加载过程中，楼板底部随着荷载增加出现裂缝，除板底原有裂缝外，新增裂缝主要沿对角线方向发展，符合双向板受力特征。由于现场条件所限，无法对裂缝的发展过程进行监测。楼板卸载后对楼板裂缝的分布及宽度进行测量，楼板裂缝分布及宽度测量结果见图2所示。根据测量结果，多数裂缝宽度为0.50mm左右，已超过规范要求的限值。

8 试验结论

根据现行规范要求及现场静力加载试验结果，得到如下结论：

1）在加载过程中，荷载-应变关系呈非线性变化，支座处测点的应变已超过混凝土极限拉应变的限值，说明加载过程中楼板处于塑性变形阶段。

2）该楼板的初始挠度为83mm,在最大荷载作用下实测跨中最大变形为23.70mm,卸载后残余变形超过最大变形的20%，说明在加载过程中楼板处于弹塑性阶段。

3）在加载过程中，新增裂缝的主要走向是沿楼板的对角线方向，符合楼板受力特性，大多数裂缝宽度在0.5mm左右，已超过规范允许限值。

综上所述，该楼板已进入弹塑性阶段，楼板混凝土已破坏，建议对楼板进行加固处理。